Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Mechanikai tulajdonságok 2. Kiemelt témák: Szilárdság, rugalmasság, képlékenység és szívósság összefüggései A képlékeny alakváltozás mechanizmusa kristályokban és ennek következményei A törés mechanizmusai Keménység Tankönyv fejezetei: 16-17 HF: 4. fej.: 26, 27, 29, 30, 32, 33, 34, 36 1
rugalmas B mn 1. A rá ható erő következtében megváltozott alakját a hatás megszűntével visszanyerő. Vmihez hozzáütődve róla visszapattanó. merev B mn 1. Nem rugalmas, nem hajlékony <anyag, test>. Rugalmasságát, hajlékonyságát vesztett <test(rész)>. visszarugózó képesség, e r esetleg fajl. elaszt. deform. munka w r Young-modulus, E erős A I. mn 3. Károsító hatásoknak ellenálló, szilárd, tartós. Erős szövet, vár. Szh: erős, mint a bőr: nagyon tartós <szövet>. képlékeny C mn 1. Műsz Könnyen gyúrható, alakítható. gyenge A gyönge I. mn 2. Nagyobb megterhelést el nem viselő. Gyenge kötél. nép szilárd B mn 1. Helyéből ki nem mozdítható, biztos, erős, tartós. Szilárd építmény; szilárdan összeilleszt vmit. 2. Fiz Határozott térfogatú és alakú <anyag, test, ill. ennek halmazállapota szívós B mn 1. Nehezen törhető, szakítható, téphető v. rágható. kemény A mn 1. A nyomásnak, megmunkálásnak ellenálló <szilárd anyag>. 2
Terhelési diagram 3
Képlékeny viselkedés folyási határ, s f (Pa) szilárdság, s sz (Pa) szakító, nyomó, hajlító, nyíró, csavaró képlékenység, e sz - e f (%) nyújthatóság, összenyomhatóság, hajlíthatóság, erős A I. mn 3. Károsító hatásoknak ellenálló, szilárd, tartós. Erős szövet, vár. Szh: erős, mint a bőr: nagyon tartós <szövet>. s sz (Pa) F sz (N) gyenge erősség erős 4
Néhány fogászati anyag szakító, ill. nyomó szilárdsága: anyag s sz, szakító (MPa) s sz, nyomó (MPa) fogzománc 10 400 dentin 110 300 kerámiák 5-400 20-5000 porcelán 25 300 polietilén (nagy sűrűségű) 30 amalgám 30-55 200-450 PMMA (polimetilmetakrilát) 50 80 üveg 50-70 700 arany 108 alumínium-oxid 170 2100 cirkónium-dioxid 250 2500 aranyötvözetek 300-900 Pd-Ag ötvözetek 400-700 Ni-Cr ötvözetek 400-900 Co-Cr ötvözetek 600-800 Ti ötvözetek 900-1100 szénszál (61%) erősítésű epoxi 1700 5
képlékeny C mn 1. Műsz Könnyen gyúrható, alakítható. 6
Példák: 7
rugalmatlan e f e r rugalmasság rugalmas nem képlékeny e f e sz képlékenység képlékeny nem alakítható (= törékeny) e sz alakíthatóság alakítható 8
feszültség Mérnöki rendszer vs. valódi rendszer szilárdság (valódi) szilárdság (mérnöki, nominális) valódi görbe! mérnöki görbe! elvékonyodás, A lényegesen csökken pl. fémek, egyes polimerek relatív megnyúlás 9
Szívósság vagy fajlagos törési munka (w sz ) Szilárdság szívósság: szívós B mn 1. Nehezen törhető, szakítható, téphető v. rágható. (törékeny) nem szívós w sz (J/m 3 ) W sz (J) (statikus) szívósság szívós 10
Példák: 11
12
Különféle tulajdonságok áttekintése 13
A képlékeny alakváltozás mechanizmusa kristályokban: slip Amorf anyagoknál: csak viszkózus folyás! 14
Diszlokációk mozgási szabadsága?! 15
Diszlokációk mozgási szabadsága?! szemcsehatár slip A plasztikus tartomány mennyiségei (s f, e sz, s sz, w sz ), valamint a keménység nagyon érzékenyek a hibákra. Hasonló okok miatt: Kerámiák törékenysége 16
Fémek plasztikus tulajdonságainak, szilárdságának alakítása szemcseméret (d) csökkentés hideg megmunkálás 17
Ötvözés 18
Mechanizmusa: Törés feszültség növelés törékeny anyag: nincs képlékeny alakváltozás rideg törés képlékeny alakváltozás képlékeny törés 19
Törésfajták képlékeny (szívós) rideg 20
Képlékeny anyag törési fázisai 21
Fáradás, fáradásos törés terhelési fajták: Hosszan tartó, ismétlődő terhelés szerkezeti változások szilárdság csökken repedések! 22
23
Fáradási görbe: 24
feszültség amplitudó (Mpa) feszültség amplitudó (Mpa) ciklusok száma a törésig Továbbá: termikus fáradás kémiai (korróziós) fáradás ciklusok száma a törésig 25
Keménység Mohs-skála: 26
Keménységmérési eljárások mikrokeménység vizsgálati eljárások Brinell: Vickers: Knoop: volframkarbid gyémánt H F A (Pa) HB HV HK 27
Összefüggés más mennyiségekkel: rugalmassági határ szilárdság Néhány fogászati anyag keménysége: anyag HV (MPa) HK (MPa) fogzománc 3400 3400-4000 dentin 600 700 amalgám 1000 arany 60-70 arany ötvözetek Pd-Ag ötvözetek Co-Cr ötvözetek Ni-Cr ötvözetek 600-250 2000 1400-1900 4000 3000-4500 3000-4000 2000-3500 üveg 5000 porcelán 4500-7000 6000 akrilát 200 200 28
Ütővizsgálat Charpy teszt: Ütőmunka = a kalapács helyzeti energia vesztesége (J) Fajlagos ütőmunka = ütőmunka/próbatest keresztmetszete (J/m 2 ) (= Ütőszívósság) 29
Hőmérséklet hatása: képlékeny törés rideg törés átmenet 30
Néhány angol elnevezés: merevség rugalmasság fajl. elaszt. def. munka szilárdság képlékenység törékenység szívósság fajlagos ütőmunka (ütőszívósság) keménység stiffness, rigidity elasticity, flexibility resilience strength ductility brittleness toughness impact energy impact strength notch toughness hardness Következő előadáshoz: 18. tankönyvi fejezet 31